Nanoelektronická zařízení na grafenu připravená pomocí AFM lokální anodické oxidace

Abstract

Grafen je velmi slibný materiál pro elektroniku a senzory díky své vysoké pohyblivosti nosičů náboje a elektronické citlivosti na adsorbované látky. Aby bylo možné vytvářet elektronická zařízení, je třeba v grafenu vytvářet izolační bariéry, a pro potřeby selektivních senzorů je nutné grafen funkcionalizovat. Oba tyto požadavky lze splnit oxidací grafenu. V této práci jsme se zaměřili na laterální modifikaci grafenu pomocí lokální anodické oxidace (LAO) v prostředí mikroskopu atomárních sil (AFM). Vytvořené nanostrukturní bariéry byly analyzovány pomocí Kelvinovy sondové silové mikroskopie (KPFM) a současně transportními měřeními za různých podmínek vlhkosti. Tato měření odhalila vliv vlhkosti na difuzi náboje do dielektrického substrátu SiO2 a časové chování grafenových a grafenoxidových (GO) struktur. Kombinace KPFM a transportních měření poskytuje komplexní pohled na šíření náboje v nanostrukturách z grafenu/grafenoxidu a jejich vhodnost pro aplikace v oblasti nanoelektroniky a biosenzoriky.

Graphene is a very promising material for electronics and sensorics due to its high charge carrier mobility and electronic sensitivity to adsorbents. In order to create electronic devices, insulating barriers in graphene must be made, and for the needs of selective sensors, graphene must be functionalized. Both of these needs can be met by the oxidation of graphene. In this thesis, we focused on the lateral modification of graphene using local anodic oxidation (LAO) in an atomic force microscopy (AFM) environment. The formed nanostructure barriers were analyzed by Kelvin probe force microscopy (KPFM) and simultaneously by transport measurements under different humidity conditions. These measurements revealed the effect of humidity on the charge diffusion into the SiO2 dielectric substrate and the time-scale behavior of the graphene and graphene oxide (GO) structures. The combination of KPFM and transport measurements provides a comprehensive view of the charge propagation in graphene/graphene oxide nanostructures and their suitability for applications in the field of nanoelectronics and bio/sensorics.